自从iPhone诞生后,每一年的科技界一大盛事就是新一代的iPhone发布。
从2007年1月9日第一部iPhone发布后,现在每一年iPhone都会发布一款新世代的版本来进行更新换代。
而在今年苹果在发布了iPhone 8的同时也发布了十周年特别版X,有着划时代的影响。虽然同时发布了两款新手机,但都是在同一时间发布的。
而对于另外一个强劲的对手三星也跟着苹果一样的节奏,一年发布一款旗舰级的新机,但同时在一年里也会从不同的去到生产一些中低端的型号来吸引消费者。
现在把眼光放回国内,各大国产手机厂商已经不像之前一年发布一款手机了,有的厂商甚至更密集地一个月发布一款新机,这一切就像早已经铺设好一样,用机海战术来攻陷消费者。
对于苹果,小米是一个很好的模仿者,刚开始之前小米都是跟着一年一更,但在这几年他们改变了策略,实现了一年发布几款手机,一款旗舰的机型还不够,这几年还发布了Note、MIX等系列。而华为从最初的honour荣耀系列,衍生出了Mate、畅玩等系列。各大厂商也是纷纷推出不同的系列来针对不同的人群。
自从小米打破了手机的销售方式之后,各厂商也纷纷追随。从几年前的饥饿营销模式,在到现在的预约抢购,预付定金购买,无不反应出当今国内手机厂商之间竞争的激烈。
现在小米、华为、魅族、oppo、vivo等厂商不再是单纯的打价格战了,他们开始从低端慢慢走向了高端,价格开始向高处走,为的是更多的利润。
1、苹果靠着独特的封闭生态,创造了一个难以撼动的壁垒,让竞争者只有整个安卓市场。苹果的iOS系统是一个封闭的系统,其他厂商不能使用,形成了一个闭环生态。而安卓则是开源的,只要你有能力自己也可以生产一部手机出来,创造出属于自己独特的OS安卓系统。通过这样的开放系统使这几年里纷纷诞生出各式各样的手机厂商。就如原本从事老师和演讲工作的老罗也投身了做手机的热潮当中。
2、CPU就像是人类的心脏一样,拥有一颗强大的CPU那就能够处理更多的任务和让处理能力更快更强。而苹果的CPU是自行研发的所以不用依赖CPU供应商,就像国内华为的麒麟CPU也是自行研发。而国内大多数手机厂商现在用的是由专业制造CPU的厂商提供,因为他们缺乏自行研发CPU的能力,所以只能通过采购来实现手机的生产,如高通、联发科就是他们的重要供应商。而CPU供应商也是每年更新好几款CPU,而如果新手机在发布前用的CPU是比较旧的。所以手机厂商只能通过发布新的手机来更换成最新的CPU型号,这样才能让消费者感受到你的硬件是最新最快的。
3、消费者都是善忘的,他们永远不会记得最新的手机型号是哪款。对于消费者来说因为iOS系统手机就只有一款,所以他们能够很清楚的记得这一年发布的最新iPhone是哪个型号。而对于国产厂商来说,如果你不是在车站或者地铁看到花花绿绿的手机广告,你也很难说出现在小米最新的型号,oppo最新的型号是哪一款。这也是因为安卓阵营的品牌众多,各有各的特长,难以吸引用户所导致。
通过上面的分析可以看出苹果和国内厂商的区别,下面就来说说国产手机厂商之间的激烈竞争让他们无法不通过机海战术来攻陷消费者。
1、之前国产手机都是通过堆配置,比拼谁跑分高,用更多的CPU核数,不断增加运行内存这些看起来的华丽数据来吸引消费者。而到了现在就是在打摄像头拍摄效果,自拍美颜技术,之后又是全面屏。这些硬件堆砌的功能往往难以成为防御的壁垒,当这些都成为标配的时候,那只能通过系统来吸引用户。美观的UI,方便快捷的操作体验,这些才是能够吸引用户购买的因素。
2、而对于如何安排新机发布时间也是关键所在,我们能够发现厂商的发布时间都是集中在后半年。一是因为通过年初的去库存,把之前的机型都清掉,能够腾出足够的库存给新生产的机器。二是之前都说过的CPU供应问题,在这个时间节点供应商也进行了一个更新换代,有更新更强大的CPU诞生。如果把新机放在了年头发布,那就不能用上新的CPU了,而竞争对手有可能在年中才发布用上了新的CPU,那这样就可以抢占先机了,这时候就需要再发布一部新机来使用更新的CPU了。
3、在发布一款新机的同时,更重要的是做好售后服务,之前小米的售后一直被米粉所吐槽,因为前几年小米都只注重线上的销售而忽视了线下的体验,继而一些质量不过关的产品纷纷出现问题。售后难以跟进,维修速度缓慢这些问题都是影响一个品牌的前行。所以在线上销售的同时,也要注重线下的售后服务,毕竟一台手机用的不止一年。
现在国人慢慢开始追求的不是跑分了,更高级的CPU也只是对于玩游戏的消费者所需要,一般的聊微信、看视频这些功能对于用户来说手机的性能都是过剩的。当大家家里的电脑还停留在2、4G运行内存的年代,而手机现在己经是6G、8G了。更多人追求的不是性能,只要是能用就行了。他们更多的追求是系统UI上的美观,各种操作的方便快捷。或许有一些新的创意点就可以吸引顾客购买。
不管现在的手机厂商是多久更新一次,大家都要理性消费,要在自己的接受范围内去选择购买。如果正在使用的手机还可以使用就可以不用更换了,不然只会制造更多的数码垃圾。
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手机怎么分类,旗舰机是什么概念?
因为研制手机芯片是一个极其烧钱的事情,不是一般的烧钱。
举个例子,小米也曾研制自己的澎湃芯片,但仅仅一次流片,就烧光了红米手机一年的利润。
别忘了那是在几年前,红米手机几乎是千元手机市场唯一的选择,如此巨大的利润也就只够一次流片的成本,研制手机芯片的高昂成本可见一斑。
流片,可以简单的理解为失败。即使是全球最顶尖的芯片制造商英特尔,流片也不是什么稀罕事,而是一种再常见不过的、研发成本的一部分。
小米在澎湃项目上的耗资已经到达了几十亿,但直到现在都没有拿出可以应用到市场的芯片。
其次是研发芯片所需要的人力与时间成本。华为早在2004年就开始着手手机芯片的研发工作,直到十年之后才研发出自己的麒麟芯片。一颗小小的手机芯片,凝聚的是十年里无数行业最顶尖的人才和汗水。
所以研制手机芯片是一个非常吃力不讨好的工作,研制成功了,因为投入了巨大的成本,难免要在手机上赚回来,手机的售价在短期内也未必能降低。失败了,就是一个烧钱的无底洞,无数投入到其中的钱都打了水漂。
所以,无论是OPPO或VIVO等等手机的厂商,没有必要的理由去自主研制,而不去选择美国高通提供的现成的优质芯片。
但有句话说得好,只有在退潮的时候,才会知道谁没有穿底裤。美国为什么单单针对华为而不针对OV还有小米?因为华为是一个可以脱离美国企业控制的公司,美国无法像对待其他公司那样把控着其命脉。
如果有一天美国真的不允许一片芯片流入中国,那么华为会是中国唯一的中国手机公司。
vivo手机性能会自动下降么
我们都知道,智能手机主要是依靠硬件和软件来区分。硬件最主要的就是芯片,而芯片最主要的就是CPU芯片。根据目前主流的芯片出品厂家可以分为苹果、华为、高通和联发科。软件就是指智能手机操作系统,目前主流的只有安卓和IOS这两个。手机的分类基本上就是依靠上面的规则来划分。
苹果手机是目前为止唯一一家做手机CPU芯片也做手机操作系统的厂商。2007年,苹果发布了世界上第一台真正意义上的智能手机,当时搭载的CPU是ARM1176,运行自家开发的操作系统IOS 10。后来从iPhone4开始,苹果就开始使用自行设计的自家CPU,并一直持续至今。苹果手机硬件和软件的完美配合,奠定了其智能手机流畅体验的霸主地位。所以苹果手机的分类很简单:根据硬件的配置。所谓的旗舰机,就是指硬件配置最顶级的机型。
安卓手机的核心硬件CPU芯片,有多家生产厂商。比如我们熟知的华为、高通和联发科。而操作系统是来自被谷歌收购的Android,对的,你没看错,安卓是被谷歌收购的。所以从安卓的第一个版本开始,它就运行在不同CPU芯片的智能手机上。安卓手机的硬件和软件上,会存在或多或少的bug,在体验上比苹果手机总差那么一些。即使是谷歌本身出品的安卓手机,也避免不了这个问题。所以安卓手机的分类就会复杂一些:根据安卓手机厂商的手机方案来划分。简单的说,就是用不同的CPU芯片搭配不同的硬件配置,再加上定制版的Android系统。而厂商的旗舰机,就是厂商自己内部截至到当时最领先的手机方案。
国内目前的智能手机仍然是采购CPU芯片为主,搭配定制的Android系统。而各大手机厂商一年一出的旗舰机,也就是采用当时最先进的CPU芯片,搭配最新定制安卓系统。也可以简单的理解成,当年国内手机厂商最顶级的智能手机,代表着厂商最快的速度、最新的技术和最高的价格。对应的中端机和低端机,则是用中低端的CPU智能手机。智能手机最关键的两项技术:CPU芯片和操作系统,全部都掌握在别人的手上。就等同于在国内手机厂商的头上悬着的两把刀,随时都有落下来的可能。这就是国内智能手机的现状。
在经历手机芯片断供和撤销授权安卓事件后,越来越多的国内手机厂商意识到智能手机的未来要么选择忍气吞声的活下去,要么自力更生创造未来。今年国家层面正在积极推进芯片研发工作,国内的主流手机厂商也都积极参与。虽然前路困难重重,但不去做就是死路一条,跟着国家的步伐拼一拼还能有一份希望。
智能手机分类可以分苹果系统手机和安卓系统手机,其中安卓系统手机还可以按照CPU的类型分为高通智能手机、联发科智能手机和三星智能手机。而旗舰机则是当时厂商最顶级配置的智能手机,旗舰机是一年发布一款。
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数字芯片之通用处理器CPU
这个问题的答案是肯定的,但是很多人说是元器件损耗,其实这个原因占得比重很少。那么手机用时间久了为什么会卡顿呢!那我们就来简单客观的分析一下这个原因:
1手机元器件的损耗的有肯定会有的,但是不管是电脑还是手机CPU一般的性能频率,这里就说是保质期好了,一般是7年左右的时间,但是在使用期间,如果你经常使用手机玩 游戏 之类的,手机的温度就会升高,手机温度升高其实是会缩短手机的元器件,而且随着手机的温度升高,然后手机下降,就这样的一个过程,其实cpu就像一个大脑一样的,用时间久了肯定会不灵敏的,会累的。但是不会那么快,至少在使用的3-5年时间里面手机的元器件带来的损耗其实是微乎其微。
2手机的使用期间的内部app数据和垃圾,这些东西其实是我们平常使用中app内部产生的垃圾和一些数据没有及时的清理,这些东西,可能是我们没有注意到的,而且这些内部数据只有通过擦除才能彻底的消除,通过手机回复出厂设置,以及其他的方法是消除不掉的,这点就是为什么安卓系统慢慢会卡顿的原因。
3和app慢慢增大有关,为什么手机内存的和处理器性能越来越强,但是打开软件的速度却没有很快的原因,因为随着手机处理器的性能的变强和运行内存的增加,app也会跟着更新,会加入更多的功能以及更多其他的的东西在里面,这也是为什么app会什么会越来越大。
4随着手机的使用时间长增加,电池的性能也会随着衰减,所以有时候你发现你换一块新的电池手机性能就恢复如初啦!这就随着手机使用时间越长电池损耗也越来越大,电池的性能不足以支持手机主板内部的元器件以及CPU和GPU的运作能力。
以上几点就是手机边为什么会越来越卡顿的原因,和大家说的元器件损耗其实没有很大的关系啦!这也是为什么安卓手机为什么,上了大内存和性能很强的CPU还是用了很久会卡顿的原因,其实这个问题从苹果手机就可以看出来,因为两个系统处理机制的不同,苹果手机用很久也很少出现卡顿。如果元器件有损耗的话,也不会出现这样的结果啦!
所以正确使用手机,平时要多清理手机内部垃圾,卸载app要彻底,以及手机电池的保护,不要经常充电玩手机 ,也会造成手机电池的过早退休。
手机CPU用久了,性能的确会下降。
因为手机CPU都是采用的低功耗设计,与电脑CPU不同。
而手机CPU采用的这种设计造成手机CPU的性能下降要比电脑CPU的性能下降要快很多。
手机CPU在使用2~3年左右,性能下降约10%~30%;
而电脑CPU在使用10年左右,性能下降约10%左右;
因此手机CPU用久了,性能的确会下降,主要是由于其与电脑CPU内部构造不同有关。
cpu是不会因为随着使用时间变长而降低性能的。是因为我们手机软件应用系统升级,cpu运存跟不上了
手机CPU用久了性能会下降吗?
我们发现手机使用时间越长,似乎越不能够满足我们日常体验需求,你可能会采购买手机的时候你会发现手机的性能很强,但是过了一段时间之后手机的性能似乎不行了,你会担心是不是因为手机本身的CPU下降了。
其实这里有很多原因导致的,一方面是因为我们在使用手机的时候。手机本身是不断的进行消耗的,那么在这种情况下,手机本身的性能确实会出现下降,这里包括哪些方面的消耗呢?
这里包括内存运存的消耗手机的,电池的消耗。手机的内存运存不足的情况下,会影响手机的流畅性,影响手机的卡顿。
而手机的电池 健康 度不足的情况下,有些手机产生甚至会出现降频。
另外一方面我们手机,在使用过程中,因为受到了很多App方面的影响。确实会影响我们的具体的体验,比如说有些APP它本身的提升值相对比较大,我们在选择手机的时候,可能会让我们在进行体验过程中,不能够满足我们日常体验。
因为对于CPU的要求会更高,有些APP手机的CPU已经不能够满足日常使用。那么,在这种情况之下,我们自然会建议大家考虑更好的手机,满足我们日常使用体验需求。
当然手机的CPU或者是手机性能下降也和我们的使用有关系,如果你本身就是一个重度使用者,你也可能会导致手机出现卡顿的情况。
所以一款手机的表现好坏以及你感觉出来的性能的下跌可能也是因为本身手机的使用以及它的内存运存等各方面的下滑。
所以,手机的CPU可能会出现影响,但是这种影响不大,主要是因为,外在的影响可能会更多一些。
关于这个问题我看很多小伙伴都一致回答认为会下降,甚至还有部分人按不同使用年限认为CPU下降性能不断增加,其实我这里想说对于这种片面的回答大家看看就可以了千万不要当真,这个CPU用久了确实会有一定的性能损失,但是这个损失基本上微乎其微,一颗CPU正常质保为3年,理论使用年限为7到10年,但是实际上一颗CPU用个十五六年甚至二十年的都有,说句不爱听的话有可能你送走了CPU还不会坏,但是有一点随着温度的变化或者长期处于高负荷高温环境运行会加速元件老化,这个一旦原件出现老化有可能会因为电子元件出现问题而影响电脑的稳定运行,但是对于CPU来说三到五年之类是不可能出现类似情况的,哪些动不动就说用两三年CPU性能就会发生下降的理论基本上属于自欺欺人罢了。
那么问题来了为什么我们在日常正常使用中确实也会发现电脑使用越久感觉越来越卡呢?这个是不是就是CPU性能下降导致的呢?其实很多小伙伴进入一个误区那就是只要电脑反应慢就认为是CPU的问题,但是很多时候电脑卡慢是很多原因造成的,其中最主要的就是系统及软件不断更新,他们对硬件的要求越来越高,如果软件和 游戏 在不断增加而你的硬件没有跟着一起更新换代,出现卡顿也是非常正常的事情了,这个和CPU性能下降没任何关系,因为你的CPU并没有改变他的原有参数,唯一改变的是系统以及软件的运行环境,举个简单例子这就好比你货车拉货一样你车的发动机载重一直没有变,但是你所拉到东西每年就在增加,当你所拉的东西超过 汽车 本身的载重自然CPU就会出现动了不足的现象,因为 汽车 还是原来那个 汽车 ,但是你拉的东西已经不是原来的那个东西了。
其实有些时候也不能怪软件升级太快,而是每年的硬件同样升级的太快,别的不说就说英特尔处理器,短短这些年英特尔处理器已经到十一代了,每一代的性能都有非常大的提升,硬件一旦提升那么软件就会根据全新硬件的性能来不断更新从而达到更好的体验效果,很简单的道理大家看看以前的QQ或者微信才多大一点点,而现在大家再看看这些软件是不是大很多,其实这个道理很简单如果一颗CPU性能能一直用个十年二十年都宝刀未老那么试问新出来的CPU他又卖给谁呢?所以不管是硬件还是软件他都会有一个使用周期,一旦过了这个周期注定着就要被淘汰,不然这个行业如何持续发展,有些时候大家稍微用脑子想一想都能明白其中的道理。
在我的映像在这个电脑在XP时代你们是不是觉得当时的硬件和软件都运行的非常流畅,那个时候的CPU并不是那么好但是同样软件以及 游戏 都是可以非常流畅的运行,但是现在同样的软件和 游戏 你再去XP那个时代的电脑运行你会明显的发觉力不从心了,举个简单列在XP时代具有代表性能的 游戏 比如诛仙,完美世界,天龙八部,魔兽世界,热血江湖都是可以非常流畅的运行,但是现在大家再去下载这些 游戏 你看看XP时代的配置电脑是否可以满足,我这里可以百分百告诉你基本上无满足,这里只能说硬件还是原来的硬件但是软件已经不是原来那个软件了,这里CPU其实性能还是那个性能基本上谈不上什么性能损失,所以大家不要张口就来说CPU用久了性能一定会下降很多,准确来说三到五年的CPU基本上没有性能损失,估计也只有那些7到十年的的CPU因为运行环境不一样多多少少会出现一定性能差距,但这个差距基本上可以忽略。
所以我的最总结论那就是CPU性能一般三到五年内性能不会发生太大变化,十年以上有可能根据不同使用环境导致元件老化,从而影响电脑所有电子元件的性能发挥,但对CPU的性能影响真的不大,有些时候影响电脑性能的不光是CPU,还有可能是内存,显卡,硬盘以及电源,所以大家不要电脑一卡就单方面认为CPU有问题,其实CPU只是一个背锅的而已,还有一个问题那就是自身平时维护习惯已经自己的使用爱好有关系,所以电脑用久了性能下降他是有原因的,对此不知道小伙伴怎么看呢?
Cpu是手机元器件寿命最长的一个。你更应该担心其他寿命,比如电池,主板
性能减退是肯定的,当然不是说处理器时间长,性能就不行,而是多方面因素,比如硬件老化,系统停止更新,停止更新就意味着停止对软件的优化。
还有现在的软件更新迭代速度太快,软件越来越大,但是手机硬件还是没有变,所以并不是处理器性能不行了,而是适应不了现在这个软件更新频繁的时代。
大家麒麟处理器和海思处理器现在哪个性能更好
数字芯片是半导体行业里市场空间最大,技术壁垒最高的赛道。之前我们分析过的那些尖端设备和材料,主要都是为数字芯片打造的。
目前芯片设计这些赛道里,IGBT和模拟芯片领域都有IDM厂商,但数字芯片很少有做全产业链的,大家专注于自己的环节,分工合作。
这是因为IGBT和模拟芯片虽然技术和资金壁垒也很高,但生命周期长。数字芯片的发展却遵循摩尔定律,不但研发需要大量资金,晶圆代工需要大量资本购买设备,迭代又非常快。
等你把这一代产品全都配置好了,人家下一代产品又出来了,还得接着追,这就是数字芯片最难的地方。
数字芯片的工作原理简单来说就是通过晶体管控制电流的“开”和“关”,来表达数据信息的“1”和“0”,或者逻辑判断的“是”与“非”,所以数字电路也称开关电路或逻辑电路。
其组成主要就是工作在开关状态的晶体管,所以数字芯片的规模大小由其中的晶体管数量决定,摩尔定律说的也是每隔18个月晶体管数量增加一倍,因此晶体管数量对数字芯片性能起决定性作用。
数字芯片包含七种类别,分别是逻辑电路、通用处理器、存储器、单片系统SoC、微控制器MCU、定制电路ASIC和可编程逻辑器件。将来我们会对其中主要类别进行逐个分析。
简单的逻辑电路通常由门电路构成,基本是由与门、或门和非门电路排列组合而成,这些系列的电路也称为组合逻辑电路。
数量庞大的逻辑电路芯片经过不同的排列组合,理论上可以处理非常复杂的控制和运算问题。
但当下的芯片集成度很高,许多自成系统的逻辑电路可以集成在芯片内部,一个芯片就可以实现复杂的功能,也就没人愿意用大量小芯片去实现一个大系统。
所以目前逻辑电路芯片仅用于小型电子产品中,以及在大系统的通用大芯片之间的连接电路上。
通用处理器一般指服务器用和桌面计算用的CPU芯片,也包括GPU、DSP、APU等。
它是规模最大、结构最复杂的一类数字电路芯片,由海量逻辑电路组成,包含了控制、存储、运算、输入输出等完整的数据和信息处理系统,这次我们先分析CPU这一细分领域。
01 什么是CPU
CPU也叫中央处理器,是计算机的运算和控制中心,主要功能是完成计算机指令的执行和数据处理,因此CPU与内部存储器、输入输出设备被认为是计算机三大核心部件。
控制单元是CPU的控制中心,当下达指令时,控制单元负责将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回存储器中。
运算单元负责执行控制单元的命令,进行算术运算和逻辑运算。
存储单元是CPU中数据暂时存储的位置,其中寄存有待处理或者处理完的数据。寄存器相比内存可以减少CPU访问数据的时间,也可以减少CPU访问内存的次数,有助于提高CPU的工作速度。
按照处理信息的字长,CPU可分为四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等,后续还在不断拓展。
CPU作为集成电路的一部分,现在全球集成电路市场受益于5G、可穿戴设备和云服务等应用领域发展,依旧在稳步增长。
中国是全球最大的集成电路市场,增速也是全球最快,2012-2020年九年间集成电路产业市场规模复合增长率达到1681%。
集成电路进出口市场上,我国存在较大逆差,而且逆差还在拉大,国产化替代空间广阔。
CPU的下游市场涵盖服务器、桌面端、移动 PC端、智能手机以及物联网、人工智能、 汽车 电子、智能穿戴等新兴应用领域。
目前桌面端和移动PC端发展平缓,服务器受益于云化趋势增速较快,智能手机受益于5G换机潮迎来一波周期性机会,行业中长期发展还得看那些新兴领域,但新兴领域并不完全是CPU的增量市场,比如新能源 汽车 。
目前全球新能源 汽车 销量持续增长, 汽车 三化(电动化、智能化、共享化)势不可挡,电子成本占总成本的比率逐步提升,发展空间很大,2021年全球 汽车 芯片市场规模预计可达到440亿美元。
按应用场景划分,车用计算芯片可以划分为智能座舱芯片和自动驾驶芯片、车身控制芯片。
由于单纯一个的CPU已经无法满足智能 汽车 的算力要求,将CPU与GPU、FPGA、ASIC等通用或专用芯片异构融合的SoC方案成了各大AI芯片厂商算力竞争的主赛道。
不仅智能 汽车 ,在物联网和人工智能等领域,传统CPU也出现了不能适应市场要求的情况。
随着物联网设备灵活性要求日益提高,芯片向低功耗、高性能方向发展,MCU和SoC脱颖而出。
人工智能常用的AI芯片通常是针对人工智能算法做了特定加速设计的芯片,如GPU、FPGA、ASIC和神经拟态芯片。
虽然深度学习算法上CPU不如AI芯片,但做大规模推理,CPU比较有优势,再加上CPU优势领域的市场空间广阔,应用场景丰富,国内 科技 企业持续研发国产CPU依然势在必行。
目前CPU主要市场份额仍在海外企业手中。随着国内技术进步,国内CPU也在变得更好用,再加上政策持续加码,国产替代确定性较高。
02 CPU芯片架构
芯片架构也叫指令集架构,简单来说就是芯片的执行流程,不同指令集架构的芯片就是执行步骤的不同。
目前CPU指令集架构主要分为复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)两大类。
复杂指令集支持的指令更多,每种运算都有自己的完整指令。由于只有少部分指令会反复使用,精简指令集就是对其进行精简,不用每种运算都有完整指令。
复杂指令集更适用于运算复杂的电脑CPU,精简指令集更适用于运算要求较低,功耗也较低的手机CPU。
在这两种指令集基础上又产生了不同的架构,也就是在指令集基础上实现对CPU内的控制单元、运算单元、存储单元等部件的一系列完整设计和安排。
03 X86架构
CISC的架构主要就是X86架构,目前Intel和AMD两家独大。
Intel和Windows组成了“Wintel”联盟,击败了苹果、IBM、摩托罗拉的Power联盟,垄断桌面市场长达20多年。直到目前,服务器、桌面和移动PC主要使用的还是X86架构处理器,Intel依然占据大部分市场。
后来随着AMD第二代Epyc处理器“罗马”问世,AMD服务器CPU市占率在短短两年内从1%增长到了8%。接着第三代Epyc处理器“米兰”发布,其服务器市场份额有望达到15%。
由于AMD服务器芯片性价比较高,又有台积电7nm制程技术加成,越来越多数据中心开始采购AMD的产品。
X86架构之所以覆盖范围这么广,除了起步早、性能高、兼容性好之外,还跟它生态完善有关,目前全球65%以上的软件开发商都为X86提供服务,你想自己设计一个架构,没有生态也就没有人使用。
现在X86架构在中国市场依然广阔,尤其是在服务器领域具有绝对优势,几乎占据全部服务器销量。其他非X86架构的服务器占比很小,主要都是ARM架构。
除了Intel和AMD双寡头以外,国内还有兆芯、海光和MPRC几家X86芯片商。目前X86架构的国产化替代还不太明显,兆芯2019年市占率仅01%。
04 ARM架构
RISC的架构有ARM、MIPS、Power PC、Alpha、RISC–V等。
如今超过90%的智能手机采用ARM架构,MIPS在嵌入式设备中应用广泛,而且随着性能提升,技术层面的融合,RISC架构也在不断向X86的应用领域渗透。
ARM架构由于具有成本低、功耗低、体积小、性能高等特点,非常适用移动通讯领域,在智能手机、调制解调器、车载信息设备、可穿戴设备等领域都占据绝对统治地位。
目前ARM架构是非X86架构中应用最广泛,发展最成熟的架构,市占率达到了432%。
ARM完整产品线包括微控制器、微处理器、圆形处理器、实现软件、单元库、嵌入式内存、高速连接产品、外设以及开发工具。
目前国内外主要ARM厂商有ARM、联发科、高通Qualcomm、苹果、三星电子,飞腾、华为鲲鹏、展讯SPREAD TRUM。
世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。
联发科是世界上最大的ARM手机芯片供应商,苹果、三星、高通等行业巨头均在最近几年使用ARM架构,逐步实现基于ARM的全生态链。
截至2021Q1,联发科和高通是最主要的手机CPU供应商,市场份额分别为35%和29%,同比分别增长11%和-2%。
苹果市占率为17%,三星降至9%,华为海思由于受到美国升级制裁的影响,市场份额快速下滑,降至5%。
服务器方面,非X86目前参与者包括华为、飞腾、高通、亚马逊等。
华为鲲鹏服务器是ARM服务器的重要参与者,据华为称,鲲鹏出货量已占据市场50%,未来有望发挥其在移动市场的优势,借力云端协同,抢占服务器市场更多份额。
在桌面PC市场,ARM正逐渐被更多企业应用,2011年微软开始采用ARM的Windows系统,ARM开始进入X86的传统优势领域,如今苹果MacOS、新版Windows等均采用了ARM架构。
此外,ARM在物联网、 汽车 等领域均有很大发展潜质。ARM在公共事业、智慧城市、资产管理等领域均提供了解决方案。
05 MIPS等架构
MIPS、Alpha、Power等架构已经不是市场主流应用,但在特定领域内仍在被使用。
MIPS架构是一种简洁、优化、具有高度扩展性的RISC架构,能够提供最高的每平方毫米性能和当今SoC设计中最低的能耗,已经在移动和嵌入式工业领域销售了近三十年,目前市占率9%。
MIPS多线程CPU已经广泛应用于不同领域,以及许多移动设备的LTE调制解调器中。
国内外主要MIPS芯片商主要有MIPS公司、Ikanos、龙芯中科、北京君正。不过MIPS公司两度易主后,新公司已经转向RISC-V。
龙芯和申威分别获得MIPS及Alpha永久授权发展自主指令集,我国企业成为了该架构应用产品研发和全球生态构建的单一力量,应用的也都是国家非常注重安全的领域。
Power架构在相关市场的占有率也不过1%左右,但在高性能计算领域一直拥有相当重要的地位,其一些技术特性甚至可与Intel一较高下,然而市场参与者基本只有IBM。
06 RISC-V架构
RISC–V是目前业内最被看好,最有机会弯道超车的新架构,具有完全开源、架构简单、易于移植,适用于各种设备、完整工具链, 运行效率高等特点。
这种架构目前接受度逐渐提高,有望成为继X86和ARM架构之后第三大主流指令集架构。
由于RISC-V基金会为非盈利会员制组织,所以RISC-V本身是免费的,自 RISC-V 基金会于 2015 年成立以来,RISC-V 生态系统经历了爆炸式增长,2020年成员增长率达到133%。
物联网的兴起为上游产业链提供新的成长潜力,由于RISC-V具备开源等特性,与物联网更灵活和多样的要求相吻合。
而且自中美贸易战以来,中国企业存在受制于美国不能升级架构的风险,随着RISC-V逐渐被接受,为我国芯片厂商通过RISC-V架构实现独立自主提供可行性。
Semico Research 预测,到 2025 年,市场将消耗 624 亿个 RISC-V CPU 内核,2018-2025 年复合年增长率为 1462%。其中工业领域将以使用超过167亿个内核遥遥领先。
市场研究公司Tractica也预测,RISC- V的IP和软件工具市场在2018年为5200万美元,到2025年时将增长至 11亿美元。
目前RISC-V发展时间较短,尚未一家独大,相关生态还在发展。
短期内ARM架构依然会占据中高端市场,RISC-V主要在一些碎片化的新兴市场展开应用,如物联网的轻终端场景。
这些场景需要低功耗低成本,但是往往程序不用大改、对软件生态的依赖性不高、出货量又很大,符合RISC-V阶段性的发展目标。
RISC-V允许任何厂商设计、制造和销售RISC-V芯片和软件,因此吸引了大批 科技 公司入场。
GreenWaves、IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、华为、晶心 科技 、芯源股份、芯来 科技 、阿里平头哥、中天微、Red Hat 与特斯拉等100 多家 科技 公司加入其阵营。
07 国产CPU自主可控程度
国产CPU经历了将近20年的发展,也产生了一批有实力的企业,如前面提到的中科龙芯、天津飞腾、海光信息、上海申威、上海兆芯等。
这其中申威和龙芯自主可控程度最高。上海申威主要从事Alpha架构的研发,它是目前创新可信度最高的国产CPU厂商,基本实现完全自主可控,主供党政办公、军方和超算领域。
其次是飞腾和华为鲲鹏(海思)为代表的ARM架构国产厂商。ARM架构需要有ARM公司授权,主要有三种授权等级:使用层级授权、内核层级授权和架构/指令集层级授权。
其中指令集层级授权等级最高,企业可以对ARM指令集进行改造以实现自行设计处理器,目前海思、飞腾已经获得ARMV8永久授权。
如果他们基于V8授权发展出自己的指令集,其创新可信程度将显著提升,即使未来拿不到V9V10等新架构授权,依然可以维持先进性。
最后是海光和兆芯为代表的X86厂商,仅获得内核层级的授权,未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大。
2016年10月19日,华为旗下的海思半导体发布新一代手机芯片——麒麟960。按照海思半导体的介绍,相比上一代麒麟950,麒麟960的CPU能效提升15%,GPU能源提升20%,图形处理能力提升180%,DDR性能提升90%,文件加密读写性能提升150%。麒麟960 GFXBench跑分仅次于排第一位的苹果A10处理器(iPhone 7采用),而在Geekbench上麒麟960单核分数也仅次于居于首位的苹果A10,不过在多核性能测试中,麒麟960一骑绝尘。这也就意味着,麒麟960的性能已经全面超越安卓(Android)高端机型中普遍采用的高通公司主打产品——骁龙820。
客观的说,海思的技术水平与高通仍有差距。
首先,麒麟960超越骁龙820是打了一个时间差,即抓住高通骁龙820和下一代芯片骁龙830之间的空档。骁龙820发布于2015年11月10日,其下一代处理器——骁龙830有望在2016年年底发布,并在2017年初为各家OEM厂商采用。尽管麒麟960超越骁龙820,但实际上是在与近一年之前发布的高通上一代芯片竞争,骁龙830的整体性能不出意外将会再次反超麒麟960。如果单从生产工艺上来说,骁龙820采用的是14nm工艺,麒麟960是16nm工艺,后者仍然落后。
第二,麒麟960与骁龙920、930的一个重大区别是,尽管二者都是基于英国ARM公司的专利授权,但高通的芯片采用基于ARM专利授权的自有核心架构,而麒麟系列尚未研发出自有架构,都是在ARM公版架构上优化而来。ARM的IP授权包括三种方式:处理器授权、POP授权以及架构授权。处理器授权是指授权合作厂商使用ARM设计好的CPU或者GPU处理器,对方不能改变原有设计,但可以根据自己的需要使用。ARM会提供一系列指导确保用户使用他们的设计,但是最终产品的频率、功耗的设计仍然要靠厂商自己的团队。POP(processor optimization pack,处理器优化包)授权是处理器授权的高级形式,如果合作伙伴的团队驾驭不了ARM处理器,那么ARM也可以出售优化后的处理器,这样用户就能在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器了。架构授权是指ARM授权合作厂商使用自己的架构,被授权方可以根据自己的需要来设计处理器。这些处理器跟ARM自己设计的处理器是兼容的,但是有各芯片公司自己的实现方式。麒麟960采用的是ARM Cortex-A73核心(高功耗)以及A53核心(低功耗)公版架构,GPU采用ARM的Mali-G71MP8,采用台积电16nm FinFET+工艺制造。除骁龙810之外,高通公司的主流芯片都采用自主的Kryo架构设计(高通早期的自主架构为Scorpion架构、Krait架构),它是高通基于ARM指令集自己进行二次优化核设计的架构。骁龙830在820所使用的Kryo核心基础上进一步改良,采用三星10nm工艺制造,最高频率达到26GHz,最高支持8GB的运行内存,Adreno 540 GPU,Cat 16基带。显然,高通公司的芯片开发能力要强于海思半导体。
第三,高通芯片已经开始在人工智能技术、5G、自动识别等超前技术领域布局,相比之下,麒麟芯片更加关注终端用户的使用体验。
华为2001年开始自研芯片,海思半导体2004年10月成立。华为/海思的早期产品并没有突出表现,直到2014年华为开发出与高通骁龙810接近的麒麟925并在华为Mate 7中采用,从此一战成名。此后麒麟930、950分别应用于华为P系列、Mate系列的旗舰级,麒麟650在千元价位机型也取得成功。一家年轻的中国IC公司对行业领头羊高通公司的逼近乃至赶超是一个巨大的成功(即使赶超是暂时的)。那么,华为海思成功的原因有哪些呢?
第一,站在巨人的肩上才能看的更远。当下的智能手机产业主要可以分为两大阵营,苹果公司的iOS阵营和Alphabet(谷歌的母公司)的安卓(Android)阵营。前者的芯片由自己设计,后者主要采用ARM公司的专利授权,而后由高通、三星、联发科等芯片公司进行二次开发,增加各种功能,形成各自完成的芯片解决方案。华为海思做芯片没有另起炉灶从零开始,而是采取了同高通、三星、联发科等公司以ARM专利为基础进行解决方案设计的发展路线。这样不但可以利用已经成熟的硬件平台,节约开发的投入和时间,而且可以充分利用ARM架构已经形成的产业生态系统,既包括与CPU配套的各种零部件,又包括运行于其上的安卓操作系统以及在安卓平台上之上运行的各种APP。
第二,千金散尽复还来。尽管麒麟芯片采用的是ARM的公版架构,但并非拿来就用,否则所有芯片厂商、手机厂商都可以挑战高通了;而是需要将多家公司的硬件集成到一起,实现芯片整体性能的优化、运行的稳定和能耗的控制。要做到这些,仍然需要足够的技术实力和大量的研发投入。华为是中国研发投入最多,创新能力最强的公司。任正非要求,华为销售收入的10%要用在研发上。2014年华为的R&D投入达到544亿美元,居世界第15位,R&D投入额相当于三星的446%,已超过苹果的498亿欧元(排第18位),而且华为的R&D强度为14%,远远超过三星的79%和苹果的33%。2014年华为国际PCT专利申请数量3442项,居世界第一,在前十位企业中的增长速度是最快的(63%);2015年,华为申请专利3898项,连续第二年居全球企业之首。虽然没有海思半导体研发投入的数据,但是芯片制造是一个研发强度最高的行业。2014年,英特尔与高通研发投入排名分别居世界第4位和第23位,R&D强度分别达到206%和207%。通过Intel、高通等IC公司的研发强度数据可以推测,麒麟960的赶超是建立在高强度的研发基础之上的。
第三,上阵亲兄弟,打仗父子兵。作为华为的全资子公司,海思半导体的成功无疑少不了来自华为的帮助和支持。华为的作用体现在技术和市场两个方面,形成对海思发展的技术推力与市场拉力。从技术方面看,手机CPU解决方案不仅包括CPU核心模块,而且还包括通信基带。作为世界上最大的通信设备制造商,华为不但形成了一系列自己的核心技术、专利,而且对用户需求有着比一般芯片供应商更深刻的理解。例如,在通信基带上,华为在2012年率先推出支持LTECat4的Balong 710,2014年再次领先其它厂商推出首款LTE Cat6的Balong 720。采用Balong 750的新一代基带支持LTE Cat12、Cat13 UL网络标准,理论下载速率高达600Mbps,上传速度也达到了150Mbps,同时还集成了CDMA基带,在基带层面已经不弱于骁龙820。此外,麒麟960内置的基带支持全网通。其中支持的双卡组合有LTE+GSM、LTE+WCDMA、LTE+CDMA,很好地满足某些国家的需求。华为的这些先进技术可以集成到麒麟960解决方案之中,成为麒麟960的独特优势。一项新技术的成功不但需要在实验室、原型乃至小试、中试阶段的优秀,更多的问题需要在商业化生产的过程中发现、改进、完善。对于一家纵向非整合的企业来说,他通常会面对“产品不完善——没有市场,没有市场——产品缺乏改进的机会”这样的难以解开的死结,特别是在市场中已经存在非常成功、优秀的在位者及其产品和服务的时候。因为对于用户来说,采用不完善的产品会带来各种各样的糟糕体验、麻烦,对于用于生产过程的零部件、材料、装备来说,还为因为质量差距、缺陷以及不稳定造成残次品,造成更大的损失。没有稳定的市场需求是我国许多产品在实验室甚至中试阶段已经成功,但是难以商业化或者市场表现不理想的重要原因。对于海思半导体来说,它的母公司华为近几年在终端市场发力,手机发货量已经进入国内市场份额第一阵营,2015年出货量达到108亿部,一度居于全国第一。麒麟芯片通过华为手机抓住了行业高增长的契机。华为在其手机特别是旗舰手机中采用麟芯片,不但给海思半导体提供了稳定的市场保障,使其出货量达到较大的规模,实现规模经济、降低生产成本,使其在产业化的过程中不断改进、优化、提升,从而打破解不开的死结进入良性循环,而且在华为手机特别是华为高端手机中的使用,实际上是用华为品牌背书,也提高了麒麟芯片的市场形象。
当然,作为华为下属全资子公司在得到华为支持的同时,海思半导体也面临着产业经济学中典型的纵向限制问题。当前,拥有自有芯片的纵向一体化手机厂商只有苹果、三星和华为,其他手机厂商均从专业化的芯片供应商高通、联发科或者三星公司采购芯片。由于华为在手机市场上存在着vivo、步步高、小米、联想等竞争对手,这些竞争对手出于限制(至少不支持)华为手机发展的角度,一般不愿意采购海思的芯片,而会优先选择专业化芯片厂商(高通、联发科)的芯片或者产品错位发展的一体化芯片手机厂商(三星)的芯片,这就使海思的市场容量受到很大的限制。当然,在纵向产业链上下游都成功的也有先例,那就是三星公司。但前提是三星一是在技术上领先,二是在产品定位上存在差异。华为海思要想真正超越而不是暂时性超越高通,在技术上还有很长的路要走。
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